ABD Idaho Ulusal Laboratuvarı ve İleri Enerji Araştırmaları Merkezi (CAES) araştırmacıları, elektrik şebekelerinin sorunsuz çalışmasını sağlamak ve enerji santralleri çıkışlarını müşteri talebine uygun şekilde sürekli olarak ayarlamak istiyorlar.
Yetkililer, günün yoğun olmayan saatlerinde tüketici talebini karşılamak için, büyük nükleer santrifüjlü santralları, kömür ve doğal gaz santral tesislerini kapatarak veya düşük kapasitede faaliyet göstermesini sağlaması sonucunda, düşük veya muhtemelen negatif fiyatlarda elektrik satması anlamına gelir. Buda düşük verimlilik ve kayıp gelir ile sonuçlanabilir.
Rüzgâr ve güneş gibi yenilenebilir enerjiler, müşteri talebini karşılayan eşleşmeyi daha da zorlaştırmaktadır. Ayrıca, kesintili yenilenebilir enerji kaynakları, diğer elektrik santrallerinin elektrik kullanımının azaldığı zamanlarda çevrim dışı kalması ihtiyacına katkıda bulunabilir.
Bu tesislerin tam kapasiteyle çalıştırılması ve bu aşırı enerjinin depolanması, ülkenin enerji ihtiyacının karşılanmasına yardımcı olmak için bir seçenektir, ancak enerjiyi bu kadar geniş ölçekte depolamanın birkaç iyi yolu vardır.
Şimdi, Idaho Ulusal Laboratuvarı ve İleri Enerji Araştırmaları Merkezi (CAES) araştırmacıları, Termal Aküler kullanarak aşırı ısıyı yeryüzünün derinliklerinde bulunan sıcak, parlak rezervuarlara ileterek bu zorlukları çözmeye yardımcı olmayı umuyorlar.
Bu “termal aküler”, elektrik şebekesinin zirvelerini ve vadilerini, talebin düşük olduğu zamanlarda enerji depolayarak ve talep yüksek olduğunda şebekeye geri göndererek yönetmeye yardımcı olabilir.
ABD Enerji Bakanlığı Jeotermal Teknolojileri Ofisi, termal pillerin çalışıp çalışmadığını araştırmak için iki INL jeotermal enerji depolama projesi için finansman sağladığını açıkladı .
Planet Earth’ü Termal Pil Olarak Kullanma
Bir araştırma ekibi, termoelektrik santraller için jeotermal enerji depolama sistemlerinin modellerini geliştirecek ve bu da buharı türbinin dönmesini sağlayarak ısıyı elektriğe dönüştürecektir.
INL ve Boyle Eyalet Üniversitesi, Idaho Eyalet Üniversitesi, Idaho Eyalet Üniversitesi, INL, INL dahil olmak üzere bir araştırma konsorsiyumu, INL ve CAES jeolojisi ve jeoloji konusunda uzmanlaşmış bir araştırma bilimcisi, baş araştırmacı, araştırmacı Martin McLing, “Dünya ısı depolamak için doğası gereği iyi bir yer” dedi. Wyoming Üniversitesi. “Kayalar çok iyi ısı iletmiyor. Bu uygulamada, dünyayı mükemmel bir soğutucu olarak düşünün, ancak 10 km uzunluğunda 10 km genişliğinde 50 metre kalınlığında. ”
Jeotermal depolama için elektrik üretmekten elektrik üretmekten kolaylıkla geçebilen bir santralin nasıl tasarlanacağı, McLing ve meslektaşlarının cevap vermeye çalışacakları önemli bir sorudur.
Bir yol, aşırı buharı türbine ulaşmadan önce, dünyanın yüzeyinin 10.000 feet altına yatırabilecek rezervuarlara enjekte etmektir.
McLing ve meslektaşları – Idaho Üniversitesi’nden araştırmacılar, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı, Wyoming Üniversitesi ve Rocky Mountain Power’dan oluşan mühendisler de dahil olmak üzere, modellerinin termal akünün fizibilitesiyle ilgili önemli soruları yanıtlamaya yardımcı olacağını umuyor:
1) Sıcaklığı korumak için yeterince sıcak suya zemine enjekte edilebilir mi?
2) Yeraltı kaya oluşumları, enjekte edilen su hacmini kırılmadan taşıyabilir mi?
3) Ve sıcak suyun enjekte edilmesinin zaman içinde oluşumu üzerinde ne gibi bir etkisi var? Örneğin depolanan ısı rezervuarın jeokimyasında herhangi bir değişikliğe neden olur mu?
Belki de en büyük soru maliyettir. Üstesinden gelmek için birkaç teknik engelle, gerçek dünyada işlevsel bir jeotermal depolama sistemi inşa etmek uzak değildir. Ancak bu sistem, bir elektrik santraline güçlendirme ile ilgili masrafları haklı çıkaracak kadar verimli çalışacak mı?
McLing, “Büyük miktarda sıcak su enjekte edebilmeniz gerekiyor” dedi. “Suyu yeterince hızlı koyabilir ve ekonomik hale getirecek kadar hızlı çıkarabilir miyiz?”
Bir rezervuarın büyüklüğüne bağlı olarak, belirli bir rezervuarı enerji elde etmek için yararlı olan bir sıcaklığa getirmek aylar hatta yıllar sürebilir.
Yine de, uzun vadede, jeotermal depolama, çoğunlukla mevcut olan teknolojileri kullanarak düşük maliyetli bir enerji depolama çözümü sağlayabilir.
McLing, “Sistemi işletimsel sıcaklığa getirdikten sonra, santralin ömrü boyunca çalışacak” dedi. “Jeotermal enerjiyi bir batı butik güç kaynağından ülke çapındaki bir güç kaynağına götürmemize yardımcı olabiliriz.”
Jeolojik Termal Enerji Depolama ile Esnek Jeotermal Enerji Üretimi
İkinci INL projesi, bir yeraltı jeolojik termal enerji depolama sisteminde konsantre güneş ısısını depolamanın fizibilitesini araştırmaktadır. Bu güneş enerjisi daha sonra jeotermal enerji santralinin yükü takip eden özelliklerini geliştirmek için geri kazanılabilir.
INL’deki bir araştırma bilimcisi olan baş araştırmacı Daniel Wendt, “Güneş ısısını ve jeotermal ısının elektriğe dönüştürülmesi arasında birçok benzerlik var” dedi. “Odak noktamız, bu iki ısı kaynağını, elektrik arzındaki ve talepteki uyumsuzlukları ele almaya yardımcı olacak şekilde sinerjetik olarak entegre ediyor.”
Nispeten sıcak bir jeotermal rezervuardan elde edilen sıcaklıkların yaklaşık 200 derece C’ye kadar değiştiği durumlarda, yoğun güneş sıcaklıkları 400 derece C veya daha yüksek sıcaklıklara ulaşabilir.
Wendt, yüksek sıcaklıktaki güneş ısısının güneş enerjisini yeraltında depolamanın en iyi yolu hakkında bir dizi teknik zorluk ve cevapsız soru ortaya koyabileceğini söyledi.
Ayrıca, ısıyı depolamak için kullanılan yeraltı sisteminin özelliklerine bağlı olarak, ısı kaybına yol açan sıvı sirkülasyonu olabilir. Wendt, “Bütün bu ısıyı yakalamak ve onu yitirmek için yeraltında saklamak istemiyoruz” dedi.
Önümüzdeki aylarda, Wendt ve Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı, Enhanced Production, Inc. ve Kitzworks, LLC’deki ortakları, ısı depolamak ve geri kazanmak için çeşitli senaryoları araştırmak üzere jeolojik termal enerji depolama sistemleri ve ilgili jeotermal enerji santralleri modelleri geliştirecekler.
Wendt, “Isı kayıplarını en aza indirmek ve çalışmayı en üst düzeye çıkarmak için en uygun jeolojik termik enerji depolama sistemi konfigürasyonu nedir?” Diye sormak istiyoruz. “Depolanan ısıyı elektrik enerjisine verimli bir şekilde dönüştürmek için kullanacağımız santral tasarımı nedir?”
Wendt ve meslektaşlarının araştıracağı hibrid santral tasarımlarının potansiyel avantajlarından biri, bu tesislerin, yük takibi olarak bilinen tüketici talebini karşılamaya yardımcı olmak için girdi ve çıktıları modüle etmek için daha fazla fırsat sunduğudur.
Wendt, “Jeotermal enerji santralleri geleneksel olarak bu dengeleme eyleminde çok fazla rol oynamadı” dedi. “Temel hedeflerimizden biri, jeotermalin aşağıdaki modda yükte daha fazla rol oynamalarına izin verebileceğimiz yolları araştırmak ve böylece şebeke dengelemesi için bu yardımcı pazarlara katılabilmelerini sağlamaktır.”
McLing’in projesinde olduğu gibi, Wendt’ın çabalarının önemli bir kısmı, bir hibrid konsantre güneş / jeotermal tesis ile birleştirilmiş bir jeolojik termal enerji depolama sisteminin ekonomik fizibilitesinin analizini içerecektir. “Bu projelerin çoğunda yaşanan zorluk en sonunda ekonomiye iniyor” dedi.
Projeleri, Beyond Piller Lab Call: Depolama Alternatifleri için Jeotermal Enerji Uygulamaları ile 2,4 milyon $ ‘a varan beş ulusal laboratuvardan sekiz teklif arasında. Bu projeler, jeotermal enerjinin, geleceğin modern girişimini oluşturmak için DOE Izgara Modernizasyon İnisiyatifi’nin (GMI) hedeflerini nasıl destekleyebileceğini araştıracaktır